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自俄羅斯展開對敘利亞境內極端組織“伊斯蘭國”的空襲行動以來,許多恐怖分子的據點和重要設施被摧毀,打擊成果顯著。空襲行動中,各類精確打擊武器發揮了重要作用。早在美國“沙漠之狐”行動中,“戰斧”式巡航導彈就因“千里點穴”而大放異彩,實現這一功能的核心器件就是激光陀螺。
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$ S& [1 k- v3 L' ^' q# K P# {激光陀螺,又叫環形激光器,在加速度計的配合下可以感知物體在任意時刻的空間位置,被譽為精確打擊武器慣性導航系統皇冠上的“明珠”。
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, _+ N- ]2 J& i' x那么,激光陀螺有什么神奇之處,讓我們一探究竟。
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0 C h' z* y9 U; F+ y4 k% c }精確打擊的導航“心臟”- y' c! G7 d. U/ M" f3 c' |
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馳騁在現代戰場上的飛機、導彈、坦克以及各類水面艦艇,在預定導航作戰時無不需要精準的方位、速度、姿態等信息,作為導航“心臟”的就是慣性導航系統。傳統的慣性導航主要是機械式陀螺,其制作工藝要求高,體積龐大,精度也受到極大限制。6 C; [ e' Q4 I: W$ M: k
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激光陀螺的出現極大地改變了這種狀況,它具有重量輕、尺寸小、精度高、可靠性好、響應時間短等優點。正是源于激光陀螺的優異性能,美國B-52轟炸機把慣性導航系統更新為環形激光陀螺系統,英國的“勇士”機械化炮兵觀測車載導航系統、日本的“AS90”式自行榴彈炮等都使用激光陀螺來提高武器作戰導航的精度。
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作為精確導航的“心臟”,激光陀螺看似神秘,其實原理并不復雜。當光束在設定好的通道中傳播時,由于通道本身具有轉動速度,從而引起光沿通道轉動方向的時間發生改變,測量這個相位差的改變,可以測出閉合光路的旋轉角速度。利用這種光程變化的原理,就可以制作出激光陀螺儀。由于光電設備具有較高的可靠性和較長的工作壽命,它才能像一顆永不停息的“心臟”,時刻為利劍導航。; \: {, u1 `' i* y6 M
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武器裝備的“火眼金睛”
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$ W! T4 S, X5 _! ?% a在古希臘語里,“陀螺”一詞的含義是“旋轉指示器”,隨著現代科學技術的飛速發展,只要能對物體的旋轉狀態進行感知測量的裝置,都可被稱為陀螺儀。慣性測量裝置好像現代高精度武器的“眼睛”,而激光陀螺的出現,已成為現代高精度武器慣性制導系統的核心元件,可謂是武器裝備的“火眼金睛”。
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早在18世紀,人類就開始了對陀螺運動的研究,第一次世界大戰中,美國海軍首先成功研制了機械陀螺儀。上個世紀70年代末,激光陀螺的相關技術在戰術飛機和導彈上試驗成功,激光陀螺得到飛速發展應用。1979年法國首次將激光陀螺成功應用于“美洲虎”直升機、超音速導彈和“阿里安-4”型火箭。美國提出戰略防御計劃后,進一步刺激了其他軍事大國開展相關領域研究,俄羅斯、德國、日本等國都相繼研制出高精度激光陀螺系統。
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7 I1 K! z+ Z p2 y' L r: N9 e激光陀螺的軍事應用得益于現代戰爭對武器準確性要求的不斷提高,今后激光陀螺技術將主要向更高精度、更小體積和更便宜價格發展。如美國霍尼韋爾公司的GG1308型激光陀螺,總體積小于2立方英寸,重量僅為60克,卻可以達到很高的精度。% W& H4 I, p2 V: \
, L" }) p% m- e3 l% s6 R7 I. ?- R. Z激光陀螺雖小,卻是讓導彈打得更準、艦船跑得更遠的核心部件。它集成了光、機、電等諸多領域高精尖技術,是一個國家科技和軍事實力的具體體現。
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茫茫海天的“定位神器”
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( p* r" { k7 g7 Y7 D* ?& F$ y" S; a近年來,隨著光電技術的迅猛發展,集光、機、電“三位一體”的新型激光陀螺得到迅速發展,并在陸海空天等領域得到廣泛應用。激光陀螺也被譽為茫茫海天的“定位神器”。8 B( j( e3 b0 ?3 f; }; A$ q: }
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激光陀螺可以為各類飛行器和精確制導武器提供實時航向、速度、高度、姿態等信息,極大提高精確制導武器的命中精度;為機動發射的彈道導彈、巡航導彈提供方位基準,使它們快速定向定位,準確命中目標。此外,還可以為艦船、潛艇和魚雷提供航向、航速和位置等基準數據,它們不依賴于任何外部信息,就能獨立地進行實時導航。
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1 N( Y0 l' h% B; h* ^2 Q在民用領域,激光陀螺作為航天器姿態和軌道控制系統的重要組成部分,可以用于運載火箭的慣性制導系統,或安裝在望遠鏡上提供實時角坐標信息,亦可用超大型激光陀螺觀測地震波信息、固體地面潮汐效應和測量引力波等。
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